JP6314049B2 - Stationary member of rotating machine and gas turbine - Google Patents
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Description
本発明は、回転機械の静止部材及びガスタービンに関する。 The present invention relates to a stationary member of a rotary machine and a gas turbine.
ガスタービンは、圧縮機と燃焼器とタービンにより構成されており、圧縮機が取り込んだ空気を圧縮することで高温・高圧の圧縮空気とし、燃焼器がこの圧縮空気に対して燃料を供給して燃焼させ、タービンがこの燃焼により発生した高温・高圧の燃焼ガス(排気ガス)により駆動するものであり、同軸上に連結された発電機を駆動して発電することができる。 A gas turbine is composed of a compressor, a combustor, and a turbine. The compressed air is compressed into high-temperature and high-pressure compressed air, and the combustor supplies fuel to the compressed air. The turbine is driven by high-temperature and high-pressure combustion gas (exhaust gas) generated by this combustion, and a generator connected on the same axis can be driven to generate electric power.
ここで、ガスタービン等の回転機械は、静翼等の静止部材が環状に配置されている。このような環状に配置される部材は、環状の部分を上半と下半の2つに分割し、回転部であるロータに対して設置される場合がある(特許文献1参照)。このように、環状の部材を上半と下半等で分割した構造とする場合、連結部をシールし、連結部からの空気が漏れを抑制している。また、2つ以上に分割する場合も連結部をシールし、連結部からの空気が漏れを抑制している(特許文献2参照)。 Here, in a rotary machine such as a gas turbine, stationary members such as stationary blades are annularly arranged. Such an annularly arranged member may be installed on a rotor that is a rotating part by dividing the annular portion into two parts, an upper half and a lower half (see Patent Document 1). Thus, when it is set as the structure which divided | segmented the cyclic | annular member by upper half, lower half, etc., a connection part is sealed and the air from a connection part is suppressing a leak. Moreover, also when dividing | segmenting into two or more, a connection part is sealed and the air from a connection part has suppressed leakage (refer patent document 2).
ここで、ガスタービンは、静翼をロータ側で支持するサポートリングと、サポートリングの径方向内側に配置され、サポートリングを支持する中間軸カバーとを有する。このサポートリングは、中間軸カバーで支持されることで、回転機械の所定の位置に固定される。回転機械は、サポートリングや中間軸カバー等の環状部材を基本的には、半周分割して組み合わせる。しかしながら、このように半周に分割した構造のみでは、設計の制約が生じてしまう。また、分割位置を換えた場合、サポートリングと中間軸カバーとの間のシールが不十分では、回転機械の性能が低下してしまう。 Here, the gas turbine includes a support ring that supports the stationary blade on the rotor side, and an intermediate shaft cover that is disposed on the radially inner side of the support ring and supports the support ring. This support ring is fixed to a predetermined position of the rotary machine by being supported by the intermediate shaft cover. In a rotating machine, an annular member such as a support ring or an intermediate shaft cover is basically divided into a half circumference and combined. However, a design restriction occurs only with the structure divided in half as described above. In addition, when the division position is changed, if the seal between the support ring and the intermediate shaft cover is insufficient, the performance of the rotating machine is degraded.
本発明は上述した課題を解決するものであり、より高い自由度で設計を行うことができ、運転時の効率を高くすることができる回転機械の静止部材及びガスタービンを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to solve the above-described problems, and to provide a stationary member of a rotating machine and a gas turbine that can be designed with a higher degree of freedom and can increase efficiency during operation. To do.
上記の目的を達成するための本発明は、回転機械の静止部材であって、複数に分割された部分外周環が連結されて環形状となる外周環と、前記外周環に内接する内周環と、を有し、前記外周環は、前記部分外周環の1つが主部分外周環であり、前記主部分外周環の周方向の端部または前記内周環の前記主部分外周環の周方向の端部に対面する部分の少なくとも一方に、前記主部分外周環の周方向の端部が前記内周環の外周面よりも径方向に大きくなるように円弧以外の形状としたリリーフ部が形成され、前記リリーフ部が形成されている部分の前記回転機械の軸方向の端面に形成され、前記主部分外周環の端部または前記内周環の前記主部分外周環の端部に対面する部分の少なくとも一方に、前記回転機械の回転軸方向から見た場合、前記リリーフ部に形成される前記主部分外周環と前記内周環との間の空間の全域を塞ぐ閉塞部が形成されていることを特徴とする。 The present invention for achieving the above object is a stationary member of a rotary machine, wherein an outer peripheral ring in which a plurality of divided outer peripheral rings are connected to form an annular shape, and an inner peripheral ring inscribed in the outer peripheral ring In the outer ring, one of the partial outer rings is a main part outer ring, and a circumferential end of the main part outer ring or a circumferential direction of the main part outer ring of the inner ring A relief portion having a shape other than an arc is formed on at least one of the portions facing the end portion of the main portion so that a circumferential end portion of the main portion outer peripheral ring is larger in a radial direction than an outer peripheral surface of the inner peripheral ring. A portion that is formed on an end surface of the rotary machine in an axial direction of a portion where the relief portion is formed, and that faces an end portion of the main portion outer ring or an end portion of the main portion outer ring of the inner ring When viewed from at least one of the rotation axis directions of the rotary machine, Wherein the closing portion for closing the whole of the space between the inner ring and the main portion outer peripheral ring formed in-safe portion.
ここで、前記主部分外周環は、半周よりも大きい円弧となることが好ましい。 Here, it is preferable that the main part outer peripheral ring is an arc larger than a half circumference.
また、前記リリーフ部は、前記主部分外周環に形成され、半周の円弧の端部から円弧の接線方向に延びていることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the said relief part is formed in the said main part outer periphery ring | wheel, and is extended in the tangent direction of the circular arc from the edge part of the circular arc of a semicircle.
また、前記主部分外周環は、前記外周環の鉛直方向上側の端部を含む部分に配置されていることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the said main part outer periphery ring is arrange | positioned in the part containing the edge part of the perpendicular direction upper side of the said outer periphery ring.
また、前記閉塞部は、前記内周環に形成され、前記リリーフ部が形成されている部分よりも前記外周環側に突出したフランジ部を含むことが好ましい。 Moreover, it is preferable that the said obstruction | occlusion part is formed in the said inner periphery ring, and contains the flange part which protruded in the said outer periphery ring side rather than the part in which the said relief part is formed.
また、前記閉塞部は、前記主部分外周環に形成され、前記リリーフ部が形成されている部分よりも前記内周環側に突出したフランジ部を含むことが好ましい。 Moreover, it is preferable that the said obstruction | occlusion part is formed in the said main part outer periphery ring, and contains the flange part which protruded in the said inner periphery ring side rather than the part in which the said relief part is formed.
また、前記外周環及び前記内周環は、前記閉塞部の周方向の端面または前記閉塞部の周方向の端面に対向する面の一方に形成され、径方向において、前記リリーフ部に重なる領域の全域に延在し、前記閉塞部の周方向の端面または前記閉塞部の周方向の端面に対向する面の他方と接するシール板を有することが好ましい。 The outer peripheral ring and the inner peripheral ring are formed on one of a circumferential end surface of the closing portion or a surface facing the circumferential end surface of the closing portion, and in a radial direction, a region overlapping the relief portion. It is preferable to have a seal plate that extends over the entire area and contacts the other of the circumferential end surface of the closing portion or the surface facing the circumferential end surface of the closing portion.
また、前記シール板は、前記端面の軸方向の中心よりも前記リリーフ部で形成される空間側に配置されていることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the said sealing board is arrange | positioned rather than the center of the axial direction of the said end surface at the space side formed in the said relief part.
また、前記シール板は、前記閉塞部の周方向の端面に対向する面に形成されていることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the said sealing plate is formed in the surface facing the circumferential end surface of the said obstruction | occlusion part.
上記の目的を達成するための本発明は、ガスタービンであって、取り込んだ空気を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機で圧縮した圧縮空気に燃料を供給して燃焼させる燃焼器と、前記燃焼器で燃焼した燃焼ガスにより回転動力を得るタービンと、を有し、前記タービンは、請求項1から7のいずれか一項に記載の回転機械の静止部材と、前記回転機械の静止部材の外周環の外周に支持された複数の静翼と、を備えることを特徴とする。 To achieve the above object, the present invention provides a gas turbine, a compressor that compresses the taken-in air, a combustor that supplies and burns fuel to the compressed air compressed by the compressor, and the combustion A turbine that obtains rotational power by combustion gas combusted in a vessel, and the turbine includes a stationary member of the rotating machine according to any one of claims 1 to 7 and an outer periphery of the stationary member of the rotating machine. And a plurality of stationary blades supported on the outer periphery of the ring.
本発明は、リリーフ部と閉塞部を設けることで、外周環を含む1つの主部分外周環が半周以上の大きさとなっても、内周環に対して設置することができ、かつ、内周環と外周環との間のシールを維持することができる。これにより環状部材を分割する位置を半周となる部分以外の任意の位置とすることができ、かつ、シール性も維持することができる。これにより、より高い自由度で設計を行うことができ、運転時の効率を高くすることができる。 The present invention provides a relief portion and a closing portion, so that even if one main part outer peripheral ring including the outer peripheral ring has a size of half or more, it can be installed on the inner peripheral ring, and the inner peripheral ring A seal between the ring and the outer ring can be maintained. Thereby, the position which divides | segments an annular member can be made into arbitrary positions other than the part used as a semicircle, and a sealing performance can also be maintained. Thereby, design can be performed with a higher degree of freedom, and the efficiency during operation can be increased.
以下に添付図面を参照して、本発明の好適な実施例を詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではなく、また、実施例が複数ある場合には、各実施例を組み合わせて構成するものも含むものである。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, this invention is not limited by this Example, Moreover, when there exists multiple Example, what comprises combining each Example is also included.
図1は、本実施例にかかるガスタービンを表す概略図である。図1に示すように、ガスタービン10は、圧縮機11と燃焼器12とタービン13により構成されている。このガスタービン10には、発電機が連結されており、発電可能となっている。
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a gas turbine according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the
圧縮機11は、空気を取り込む空気取入口21を有し、圧縮機車室22内に複数の圧縮機静翼体23と圧縮機動翼体24が前後方向(後述するロータ32の軸方向)に交互に配設されてなり、その外側に抽気室25が設けられている。燃焼器12は、圧縮機11で圧縮された圧縮空気に対して燃料を供給し、点火することで燃焼可能となっている。タービン13は、タービン車室(ケーシング)26内に複数のタービン静翼体27とタービン動翼体28が前後方向(後述するロータ32の軸方向)に交互に配設されている。このタービン車室26の燃焼ガスの流動方向下流側には、排気車室29を介して排気室30が配設されており、排気室30は、タービン13に連続する排気ディフューザ31を有している。
The
また、圧縮機11、燃焼器12、タービン13、排気室30の中心部を貫通するようにロータ(タービン軸)32が配置されている。ロータ32は、圧縮機11側の端部が軸受部33により回転自在に支持される一方、排気室30側の端部が軸受部34により回転自在に支持されている。そして、このロータ32は、圧縮機11にて、各圧縮機動翼体24が装着されたディスクが複数重ねられて固定され、タービン13にて、各タービン動翼体28が装着されたディスクが複数重ねられて固定されている。
Further, a rotor (turbine shaft) 32 is disposed so as to penetrate the
そして、このガスタービンは、圧縮機11の圧縮機車室22が脚部35に支持され、タービン13のタービン車室26が脚部36により支持され、排気室30が脚部37により支持されている。
In this gas turbine, the
なお、タービン車室26は、その内側にリング形状をなす燃焼ガス通路40が形成され、この燃焼ガス通路40に複数のタービン静翼体27とタービン動翼体28が燃焼ガスの流動方向に沿って交互に配設されている。即ち、各段のタービン静翼体27は、複数のタービン静翼(静翼)41が周方向に均等間隔で配置され、タービン車室26に固定されている。
The
圧縮機11の空気取入口21から取り込まれた空気が、複数の圧縮機静翼体23と圧縮機動翼体24を通過して圧縮されることで高温・高圧の圧縮空気となる。燃焼器12にて、この圧縮空気に対して所定の燃料が供給され、燃焼する。そして、この燃焼器12で生成された作動流体である高温・高圧の燃焼ガスが、タービン13を構成する複数のタービン静翼体27とタービン動翼体28を通過することでロータ32を駆動回転し、このロータ32に連結された発電機を駆動する。一方、排気ガス(燃焼ガス)のエネルギは、排気室30の排気ディフューザ31により圧力に変換され減速されてから大気に放出される。
The air taken in from the
次に、図1に加え、図2を用いて、タービン静翼体27とタービン動翼体28について説明する。タービン13は、複数のタービン静翼体27(静翼41)と複数のタービン動翼体28(動翼42)が交互に配設されており、燃焼ガス(排気ガス)のエネルギを取得した後の排気ガスを排出可能である。次に、タービン静翼体27、タービン動翼体28のうち、1段目のタービン静翼体27、タービン動翼体28つまり、燃焼器12から排出された燃焼ガスが最初に通過するタービン静翼体27、タービン動翼体28の構成について説明する。なお、以下では、1段目のタービン静翼体(一段静翼)27、タービン動翼体(一段動翼)28について説明するが、燃焼ガスの流れ方向がさらに下流側のタービン静翼体27、タービン動翼体28は、同様の構成としてもよいし、異なる構成としてもよい。
Next, the turbine
タービン静翼体27は、静翼41と、外側シュラウド43と内側シュラウド44とを有する。タービン静翼体27は、静翼41の翼本体の長手方向(ロータ32の径方向)における一端部(径方向の外側)に外側シュラウド43が固定され、他端部(径方向の内側)に内側シュラウド44が固定されている。外側シュラウド43は、タービン車室26に固定されている。内側シュラウド46は、静翼支持機構(回転体の静止部品)50に固定されている。また、静翼41は、中空形状をなし、所定の位置に内部と外部を貫通する多数の冷却孔が形成されている。そして、タービン静翼体27は、高圧の冷却圧縮空気が、外側シュラウド43側及び内側シュラウド44側から静翼41内に供給される。供給された冷却圧縮空気は、内壁面に衝突してからこの内壁面に沿って流れることで冷却し、多数の冷却孔を通して外部(燃焼ガス通路40)へ排出され、外壁面に沿って流れることで冷却する。タービン動翼体28は、タービン動翼(動翼)42とロータディスク46とを有する。タービン動翼体28は、周方向に均等間隔で配置されている。タービン動翼体28は、動翼42の基端部がロータ32に固定されるロータディスク46に固定されている。これにより、タービン動翼体28は、ロータ32と一体で回転する。
The turbine
次に、図1及び図2に加え、図3から図10を用いて静翼支持機構50について説明する。図4は、静翼支持機構の上側部材と下側部材との接触部の近傍を示す正面図である。図5は、静翼支持機構の下側部材の端面の近傍を示す斜視図である。図6は、静翼支持機構の下側部材の端面の近傍を示す上面図である。図7は、静翼支持機構の下側部材の端面の近傍を示す拡大上面図である。図8は、中間軸受とサポートリングとの間の空間を示す斜視図である。図9は、静翼支持機構の上側部材と下側部材との接触部の近傍を示す部分拡大図である。図10は、図9のA−A線断面図である。図4から図10は、分割面の一方のみを示しているが他方も同様の構造である。
Next, the stationary
静翼支持機構(回転体の静止部材)50は、図2及び図3に示すように、中間軸カバー52と、サポートリング54と、中間軸カバー52に対してサポートリングを締結する締結部56と、を有する。中間軸カバー52は、内周面がロータ32と対面している。中間軸カバー52は、ロータ32の周囲に配置されており、ロータ32の回転軸CLを軸とした環状の部材である。中間軸カバー52は、中間軸カバー上半60と中間軸カバー下半62とを有する。中間軸カバー上半60と中間軸カバー下半62とは、それぞれリングを半分に切断した半円形状であり、中間軸カバー上半60の端部と中間軸カバー下半62の端部を連結することで1つの環状の部材となる。中間軸カバー52は、中間軸カバー上半60と中間軸カバー下半62とが、半円形状であるため、中間軸カバー上半60と中間軸カバー下半62との接触部の位置が水平面100と一致する。なお、本実施例では、水平面100としたが、回転軸CLを通る面であればよい。つまり水平面100が回転軸CLを軸として任意の角度回転した面を中間軸カバー上半60と中間軸カバー下半62との接触部の位置としてもよい。
As shown in FIGS. 2 and 3, the stationary blade support mechanism (rotating member stationary member) 50 includes an
サポートリング54は、内周面が中間軸カバー52と対面し、外周面がタービン静翼体27と対面している。なお、図3では、静翼41を1枚のみ示したが、静翼41は黒丸で示すように回転軸CL周りの全周に所定の間隔で配置されている。サポートリング54は、締結部56で中間軸カバー52に固定され、外周面に静翼41の内側シュラウド44が固定されている。サポートリング54は、中間軸カバー52とタービン静翼体27との間に配置され、中間軸カバー52とタービン静翼体27とを連結している。サポートリング54は、中間軸カバー52と同様に回転軸CLを軸とした環状の部材である。サポートリング(外周環)54は、サポートリング上半(主部分外周環)64とサポートリング下半66とを有する。サポートリング54は、サポートリング上半64とサポートリング下半66とが回転軸CLを軸とした円弧形状であり、サポートリング上半64とリング下半66との端部を連結することで1つの環状の部材となる。サポートリング上半64は、半周よりも大きい円弧形状である。リング下半66は、半周よりも小さい円弧形状である。サポートリング54は、サポートリング上半64が半周よりも大きい円弧でサポートリング下半66は半周よりも小さい円弧であるため、サポートリング上半64とサポートリング下半66との端部を連結した場合の、サポートリング上半64の端部とサポートリング下半66の端部とが接触する面である分割面102、104が水平面100に対してずれた位置、本実施例では、中間軸カバー下半62が配置されている位置となる。
The
締結部56は、ボルト等であり、回転軸CLを軸として周方向に所定の間隔で配置されている。締結部56は、中間軸カバー52をサポートリング54に対して締結させる。ここで、締結部56は、回転軸CL方向に延在する向きで配置されており、回転軸CL方向に中間軸カバー52をサポートリング54に対して押し付ける。また、締結部56は、タービン動翼体28と対面している面とは反対側の面に突出している。
The
静翼支持機構50は、中間軸カバー52とサポートリング54とを締結部56で締結し、サポートリング54でタービン静翼体27の内側シュラウド44を支持することで、径方向内側からタービン静翼体27を支持する。
The stationary
次に、静翼支持機構50の中間軸カバー(内周環)52とサポートリング(外周環)54との形状、特に、上半と下半とが対面する水平面100、分割面102、104の近傍の形状について説明する。
Next, the shapes of the intermediate shaft cover (inner circumferential ring) 52 and the support ring (outer circumferential ring) 54 of the stationary
サポートリング上半64は、半円より広い円弧形状であり、周方向の端部、具体的には、周方向において半円より外側(鈍角側)の部分がリリーフ部70となる。リリーフ部70は、周方向の半円となる位置の円弧の接線となる方向にサポートリング下半66と対面する位置まで延びている。サポートリング上半64は、リリーフ部70を設けることで、リリーフ部70が設けられている周方向において半円より外側の部分の内周側の端面が、半円の部分の内周面の径方向の最も外側の部分と同じ位置となる。これにより、サポートリング上半64は、周方向の端部を結んだ線の距離が、半円の部分の内周面の直径と同じ大きさとなる。サポートリング上半64は、リリーフ部70を設けることで、リリーフ部70が設けられている周方向において半円より外側の部分の内周側の端面が、中間軸カバー52の外周面よりも径方向に大きくなる。サポートリング上半64は、リリーフ部70を設けることで、回転軸CLの鉛直方向からサポートリング上半64を中間軸カバー52に設置する場合でも、周方向の端部が、中間軸カバー52に引っかかることを抑制できる。
The support ring
中間軸カバー52は、中間軸カバー上半60及び中間軸カバー下半62の外周面、つまり、サポートリング54と対面する位置にフランジ部71が形成されている。フランジ部71は、回転軸CLの方向において、燃焼ガスGの流れ方向上流側、具体的にはタービン動翼体28と対面している面とは反対側の中間軸カバー上半60及び中間軸カバー下半62の外周面に形成されており、他の部分よりも径方向外側に突出している。フランジ部71は、周方向の全域に形成されている。
The
また、サポートリング上半64及びサポートリング下半66は、フランジ部71に対面する位置に他の部分よりも凹んだ凹部73が形成されている。サポートリング上半64に形成されている凹部73は、リリーフ部70に対応する位置にも形成されている。フランジ部71でかつリリーフ部70である部分は、リリーフ部70の後述するフランジ部72の径方向内側の端部よりも径方向外側に突出しているが、後述する凹部74よりも径方向外側に突出していない。
Further, the support ring
次に、サポートリング上半64及びサポートリング下半66は、内周面、つまり中間軸カバーと対面する位置にフランジ部72が形成されている。フランジ部72は、回転軸CLの方向において、燃焼ガスGの流れ方向下流側、具体的にはタービン動翼体28と対面している面側のサポートリング上半64及びサポートリング下半66の内周面に形成されており、他の部分よりも径方向内側に突出している。フランジ部72は、周方向の全域に形成されている。サポートリング上半64に形成されているフランジ部72は、リリーフ部70に対応する位置にも形成されている。フランジ部72でかつリリーフ部70である部分は、リリーフ部70のフランジ部71よりも径方向内側に突出しているが、凹部73よりも径方向内側に突出していない。
Next, the support ring
また、中間軸カバー52は、中間軸カバー上半60及び中間軸カバー下半62のフランジ部72に対面する位置に他の部分よりも凹んだ凹部74が形成されている。静翼支持機構50は、以上のように、中間軸カバー52の外周面の燃焼ガスGの流れ方向上流にフランジ部71が形成され、燃焼ガスGの流れ方向下流側に凹部74が形成されている。また、静翼支持機構50は、以上のように、サポートリング54の内周面の燃焼ガスGの流れ方向上流に凹部73が形成され、燃焼ガスGの流れ方向下流側にフランジ部72が形成されている。
Further, the
静翼支持機構50は、回転軸CLの方向において、燃焼ガスGの流れ方向下流側、具体的には動翼体24と対面している面側に、フランジ部71、72と凹部73、74とを形成されている。ここで、フランジ部71、72と凹部73、74との径方向への突出距離、へこみ距離は、後述する空間A1を塞ぐ距離以上とする。
The stationary
これにより、サポートリング54の径方向内側に突出したフランジ部72の回転軸CLの方向において、燃焼ガスGの流れ方向上流の面(サポートリング側端面)77が、中間軸カバー上半60の回転軸CL方向においてフランジ部71(凹部74が形成されていない部分)の回転軸CL方向、燃焼ガスGの流れ方向下流の面(中間軸カバー側端面)79と対面し接した状態となる。また、静翼支持機構50は、リリーフ部70が形成されている部分のサポートリング側端面77が、中間軸カバー下半62の回転軸CL方向においてフランジ部71(凹部74が形成されていない部分)も、回転軸CL方向、燃焼ガスGの流れ方向下流の面(中間軸カバー側端面)79と対面し接した状態となる。また、サポートリング54の径方向内側に突出したフランジ部72の回転軸CLの方向において、燃焼ガスGの流れ方向上流の面(サポートリング側端面)77が、中間軸カバー下半62の回転軸CL方向において凹部74が形成されていない部分の、回転軸CL方向、燃焼ガスGの流れ方向下流の面(中間軸カバー側端面)79と対面し接した状態となる。
Thereby, in the direction of the rotation axis CL of the
次に、サポートリング下半66は、サポートリング上半64と対面する面、つまり周方向の端面に、径方向に延在し、サポートリング上半64に突出したシール板82が配置されている。シール板82は、回転軸CL方向において、フランジ部72が形成されている部分に設けられている。またシール板82は、径方向において、サポートリング上半64と対面する全域に配置されており、径方向内側の端部が、中間軸カバー側端面79の径方向外側の端部よりも径方向内側となる。シール板82は、サポートリング上半64側の端部がサポートリング上半64と接し、サポートリング上半64とサポートリング下半66との間をシールする。
Next, the
また、中間軸カバー下半62は、軸受上半60と対面する面、つまり周方向の端面に、径方向に延在し、軸受上半60に突出したシール板84が配置されている。シール板84は、回転軸CL方向において、凹部74が形成されている部分でシール板82に隣接する位置に設けられている。シール板84は、径方向において、中間軸カバー上半60と対面する全域に配置されている。シール板84は、中間軸カバー上半60側の端部が中間軸カバー上半60と接し、中間軸カバー上半60と中間軸カバー下半62との間をシールする。
Further, the
静翼支持機構50は、以上のように、サポートリング上半64は、周方向において半円よりも大きく、つまり180°よりも大きい扇型である。また、サポートリング上半64の周方向の端部にリリーフ部70を形成している。また、サポートリング上半64とサポートリング下半66にフランジ部72、凹部73を形成し、中間軸カバー上半60と中間軸カバー下半62にフランジ部71と凹部74とを形成している。
As described above, the stationary
静翼支持機構50は、リリーフ部70を形成することで、図8に示すように円弧上の中間軸カバー下半62の外周面と、サポートリング上半64のリリーフ部70の内周面との間に空間A1、空間A2が形成される。このとき、静翼支持機構50は、フランジ部71、フランジ部72と凹部73と凹部74と形成することで、回転軸CL方向から見た場合、空間A1と空間A2をずれた(重ならない)位置に形成することができる。また、リリーフ部70に対応するサポートリング側端面77と中間軸カバー側端面79とが当接するため、サポートリング側端面77と中間軸カバー側端面79との間から空気が漏れにくい状態となる。
By forming the
このように、静翼支持機構50は、空間A1と空間A2をずれた(重ならない)位置に形成することで、空間A1と空間A2とが繋がる領域を小さくすることができる。ここで、静翼支持機構50は、空間A1が静翼支持機構50よりも燃焼ガスGの流れ方向上流側の雰囲気と繋がっており、空間A2が静翼支持機構50よりも燃焼ガスGの流れ方向下流側の雰囲気と繋がっている。このため、静翼支持機構50は、リリーフ部76を形成するとで空間が形成されてしまう構造であっても、リリーフ部76を通過する空気を少なくすることができる。具体的には、空間A1と繋がっているサポートリング上半64とサポートリング下半66との隙間の部分だけとすることができる。
Thus, the stator
さらに、本実施例は、シール板82を設けることで、サポートリング上半64とサポートリング下半66との隙間を塞ぐことができる。静翼支持機構50は、シール板82を設けることで、図8から図10、特に図10に示すように、空間A1と空間A2との間が、サポートリング上半64とリング下半66との隙間の内、シール板82とサポートリング上半64とサポートリング下半66と中間軸カバー下半62とで囲われた空間A3のみで繋がった状態とすることができる。つまりリリーフ部が形成されている場合でも、静翼支持機構50を介して燃料ガスの上流側と下流側とが繋がる空間を空間A3だけとすることができる。これにより、静翼支持機構50を介して燃料ガスの上流側から下流側に移動する流体を少なくすることができる。
Furthermore, in this embodiment, by providing the
静翼支持機構50は、サポートリング54のサポートリング上半64とサポートリング下半66とを半円としない場合でも、例えば本実施例のようにサポートリング上半64を半円よりも大きくしても、リリーフ部を設けることで簡単に設置することができる。さらに、静翼支持機構50は、フランジ部71またはフランジ部72を設け、つまり径方向に段差を設け、突出した空間を形成し、リリーフ部70の形状に起因して形成される空間を塞ぐことで、リリーフ部で形成される空間を分断し、リリーフ部70を介して流体が流れることを抑制できる。
Even if the support ring
これにより、静翼支持機構50は、環状の部材を半円部分以外の任意の位置で分割しつつ、分割した位置から流体が漏れることを抑制することができる。これにより、設計の自由度を高くしつつ、運転の効率も維持することができる。例えば、タービン静翼体27を円周方向に奇数枚配置し、サポートリングの分割位置をタービン静翼体27とタービン静翼体27との間とする場合、半円の位置とすることができないが、この場合もタービン静翼体27とタービン静翼体27との間でサポートリングを分割しつつ、分割した位置で空気が漏れることを抑制することができる。
Thereby, the stationary
ここで、シール板82は、端面の回転軸方向の中心よりもリリーフ部76で形成される空間A1側に配置されていることが好ましい。具体的には、図7に示すように、サポートリング側端面77からシール板82までの回転軸方向の距離d1がフランジ部72の回転軸方向の距離d2の半分未満となることが好ましい。これにより、空間A3をより小さくすることができ、空気が漏れることを抑制できる。
Here, the sealing
図11は、変形例の静翼支持機構の下側部材の端面の近傍を示す上面図である。また、静翼支持機構50は、図11に示すように、空間A3を塞ぐ補助シール板92を設けることが好ましい。補助シール板92は、サポートリング下半66のサポートリング上半64側に突出した板であり、回転軸CL方向に延在している。補助シール板92は、シール板82とサポートリング上半64とサポートリング下半66と中間軸カバー下半62とで囲われた位置に配置されている。補助シール板92は、シール板82とサポートリング上半64とサポートリング下半66と中間軸カバー下半62とで囲われた空間A3を塞ぐ、具体的には、空間A3を空間A1側の空間と空間A2側の空間とに分断することが好ましい。これにより、空間A3を介して空間A1から空間A2に流体が移動することを抑制できる。なお、補助シール板92は、空間A3の一部を塞ぐことで、流体を流れにくくすることができるため、全域に配置することに限定されない。
FIG. 11 is a top view showing the vicinity of the end face of the lower member of the modified stationary blade support mechanism. Further, the stationary
上記実施例では、サポートリング54に凸部となるフランジ部を設けたがこれに限定されない。図12は、他の実施例の静翼支持機構の下側部材の端面の近傍を示す上面図である。図12に示す静翼支持機構50aは、サポートリングのリング下半66aに径方向外側に凹んでいる凹部172を設け、中間軸受の中間軸カバー下半62aに径方向外側に突出しているフランジ部174を設けている。なお、軸受上半とリング上半も同様の構造である。このようにフランジ部174を設ける位置を逆にしても上記実施例と同様に空間を塞ぐことができ、空気の漏れを抑制できる。
In the above embodiment, the
また、リリーフ部は、組立時等に、中間軸受とサポートリングとが干渉せず、分割されたサポートリング径方向からアクセスして組立可能であればよい。静翼支持機構は、リリーフ部を中間軸受に設けてもよい。図13は、他の実施例の静翼支持機構の上側部材と下側部材との接触部の近傍を示す正面図である。図13に示す静翼支持機構50bは、中間軸カバー上半60bと、中間軸カバー下半62bとを含む中間軸受と、サポートリング上半64bと、リング下半66bとを含むサポートリングと、を有する。なお、図13は、分割面の一方のみを示しているが他方も同様の構造である。
Further, the relief portion only needs to be accessible from the divided support ring radial direction without being interfered with the intermediate bearing and the support ring at the time of assembling or the like. The stationary blade support mechanism may be provided with a relief portion in the intermediate bearing. FIG. 13: is a front view which shows the vicinity of the contact part of the upper member and lower member of the stationary blade support mechanism of another Example. The stationary
中間軸カバー上半60bは、中間軸カバー下半62bと接触する端面の近傍に、リリーフ部220を有する。リリーフ部220は、サポートリング上半64bを挿入する方向に直交する方向(本実施例では水平方向)の幅がサポートリング上半64bの両端を結んだ距離よりも広くなる部分が削られた形状となる。つまり円弧の外周面の一部が削られた形状となる。
The intermediate shaft cover
中間軸カバー下半62bは、軸受上半60bと接触する端面の近傍に、リリーフ部222を有する。リリーフ部222は、リリーフ部220と同様に、サポートリング上半64bを挿入する方向に直交する方向(本実施例では水平方向)の幅がサポートリング上半64bの両端を結んだ距離よりも広くなる部分が削られた形状となる。つまり円弧の外周面の一部が削られた形状となる。また、静翼支持機構50bは、サポートリング上半64bにフランジ部271が形成され、リング下半66bにフランジ部272が形成される。
The intermediate shaft cover
このように、中間軸受にリリーフ部220、222を設けた場合もフランジ部とそれに対応する凹部を設け、リリーフ部220、222によって生じる空間を分断することで、上述した効果を得ることができる。
As described above, even when the
また、上記実施例では、リリーフ部で形成される空間を塞ぐ構造としてフランジ部を設けたが、フランジ部には限定されない。例えば、回転方向から見た場合にリリーフ部で形成される空間を塞ぐ板状の突出部と、それに対応する凹部をリリーフ部の近傍に設けてもよい。 Moreover, in the said Example, although the flange part was provided as a structure which block | closes the space formed in a relief part, it is not limited to a flange part. For example, a plate-like protruding portion that closes a space formed by the relief portion when viewed from the rotation direction and a corresponding concave portion may be provided in the vicinity of the relief portion.
また、上記実施例では、外周環であるサポートリングのサポートリング上半を、周方向において半円よりも大きく、つまり180°よりも大きい扇型としたが、これに限定されない。例えば、外周環であるサポートリング上半を周方向において半円とした場合も、リリーフ部を設けることで、サポートリング上半の端面が水平方向に対して傾いた向きでサポートリング上半を中間軸カバーに取り付けることができる。つまり、サポートリング上半を水平方向に傾いた向きで中間軸カバーに取り付ける場合も、サポートリング上半を鉛直方向上側から取り付けることができる。これにより、組み立てやすくすることができる。 Moreover, in the said Example, although the support ring upper half of the support ring which is an outer periphery ring was larger than the semicircle in the circumferential direction, ie, larger than 180 degrees, it was not limited to this. For example, even if the upper half of the support ring that is the outer ring is a semicircle in the circumferential direction, by providing a relief part, the upper half of the support ring is in the middle with the end face of the upper half of the support ring inclined relative to the horizontal direction. Can be attached to the shaft cover. That is, even when the upper half of the support ring is attached to the intermediate shaft cover in a direction inclined in the horizontal direction, the upper half of the support ring can be attached from the upper side in the vertical direction. Thereby, it can be made easy to assemble.
また、上記実施例では、ガスタービン10の静翼支持機構の構造として説明したが、静翼支持機構以外でも適用することができる。本構造は、回転機械の静止部材として種々の用途に用いることができる。静止部材は、中間軸受に対応する内周環と、サポートリングに該当する外周環を備えている構造であればよい。
Moreover, in the said Example, although demonstrated as a structure of the stationary blade support mechanism of the
10 ガスタービン
11 圧縮機
12 燃焼器
13 タービン
14 発電機
21 空気取入口
22 圧縮機車室
23 圧縮機静翼体
24 圧縮機動翼体
25 抽気室(低圧ガス供給源)
26 タービン車室
27 タービン静翼体
28 タービン動翼体
32 ロータ
41 静翼(タービン静翼)
42 動翼(タービン動翼)
43 外側シュラウド
44 内側シュラウド
46 ロータディスク
50、50a、50b 静翼支持機構(回転体の静止部材)
52 中間軸カバー
54 サポートリング
56 締結部
60、60b 中間軸カバー上半
62、62a、62b 中間軸カバー下半
64、64a、64b サポートリング上半
66、66b サポートリング下半
70、76 リリーフ部
71、72 フランジ部(閉塞部)
73、74 凹部
77 サポートリング側端面
79 中間軸カバー側端面
82、84 シール板
92 補助シール板
100 水平面
102、104 分割面
172 凹部
174 フランジ部
220、222 リリーフ部
271、272 フランジ部
A1、A2、A3 空間
CL 回転軸
DESCRIPTION OF
26
42 Rotor blade (turbine rotor blade)
43
52
73 and 74 the
Claims (10)
複数に分割された部分外周環が連結されて環形状となる外周環と、
前記外周環に内接する内周環と、を有し、
前記外周環は、前記部分外周環の1つが主部分外周環であり、
前記主部分外周環の周方向の端部または前記内周環の前記主部分外周環の周方向の端部に対面する部分の少なくとも一方に、前記主部分外周環の周方向の端部が前記内周環の外周面よりも径方向に大きくなるように円弧以外の形状としたリリーフ部が形成され、
前記リリーフ部が形成されている部分の前記回転機械の軸方向の端面に形成され、前記主部分外周環の端部または前記内周環の前記主部分外周環の端部に対面する部分の少なくとも一方に、前記回転機械の回転軸方向から見た場合、前記リリーフ部に形成される前記主部分外周環と前記内周環との間の空間の全域を塞ぐ閉塞部が形成されていることを特徴とする回転機械の静止部材。 A stationary member of a rotating machine,
A peripheral ring in which a plurality of partial peripheral rings divided into a ring shape are connected;
An inner ring that is inscribed in the outer ring,
In the outer ring, one of the partial outer rings is a main partial outer ring,
At least one of the circumferential end of the main part outer ring or the part of the inner ring facing the circumferential end of the main part outer ring is the circumferential end of the main part outer ring. A relief part having a shape other than an arc is formed so as to be larger in the radial direction than the outer peripheral surface of the inner ring,
At least a portion of the portion where the relief portion is formed is formed on an end surface in the axial direction of the rotating machine and faces the end portion of the main portion outer ring or the end portion of the main portion outer ring of the inner ring. On the other hand, when viewed from the rotation axis direction of the rotating machine, a blocking portion is formed that covers the entire space between the main portion outer peripheral ring and the inner peripheral ring formed in the relief portion. A stationary member of a rotating machine.
前記圧縮機で圧縮した圧縮空気に燃料を供給して燃焼させる燃焼器と、
前記燃焼器で燃焼した燃焼ガスにより回転動力を得るタービンと、を有し、
前記タービンは、請求項1から9のいずれか一項に記載の回転機械の静止部材と、
前記回転機械の静止部材の外周環の外周に支持された複数の静翼と、を備えることを特徴とするガスタービン。 A compressor for compressing the taken-in air;
A combustor for supplying and burning fuel to compressed air compressed by the compressor;
A turbine that obtains rotational power from the combustion gas burned in the combustor,
The turbine is a stationary member of a rotating machine according to any one of claims 1 to 9,
A gas turbine comprising: a plurality of stationary blades supported on an outer periphery of an outer peripheral ring of a stationary member of the rotating machine.
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